五个小麦品种DNA多态性及两个品种抗条锈病数量遗传研究

论文摘要

小麦条锈病（由小麦条锈菌Puccinia striiformis Westend f. sp. tritici所致）是我国小麦（Triticum aestivum L.）的主要病害。国内外实践证明,利用抗病品种是防治该病的主要措施。由主效基因控制的过敏性坏死反应（HR）类型的抗病性常常被条锈菌新的毒性小种所克服,该类抗病资源不能满足生产的需求;另一类抗病资源材料表现为数量抗病性,能够在一定程度上降低病情和减少农药施用量。数量抗病资源材料中有一部分其抗病性比较持久因而具有重要利用价值,为了更有效地利用这些资源材料,需要对它们的遗传特点进行研究。Aquileja（AQ）、Libellula（LB）、Luke（LK）、Nugaines（NG）和咸农4号（XN）这五个小麦品种具有持久抗条锈性的品种。本研究对这五个品种的数量抗性表现型进行了观察,采用SSR（simple sequence repeat）和AFLP（Amplified fragment length polymorphism）分子标记技术对它们DNA多态性进行了分析,对AQ和XN这两个品种的数量遗传特点进行了研究,结果如下: 1.与感病品种铭贤169（MX）相比,参试的五个品种均具有数量抗性,其受条锈菌侵染后的严重度约是MX的1/10～1/5,AQ,LK和NG主要表现为病斑扩展范围小而受侵染频率并不低,LB则不仅病斑扩展范围小并且受侵染频率也较低。病情发展曲线下面积（Area under disease progress curve, AUDPC）、严重度（Disease severity, DS）、反应型（Infection type, IT）、病斑密度（Lesion density, LD）、病斑宽度（Lesion width, LW）和病斑长度（Lesion length, LL）这六个调查项目之间相比较,LL、LW、IT和SE严重度的实验误差比LD和AUDPC的误差小。 2.226对SSR引物中117对在五个小麦品种之间扩增出多态性片段,共扩增出398个等位基因变异,平均每个位点有3.21个等位基因变异。其中B基因组等位基因变异最多,为3.44个。计算五个品种间的遗传距离（Genetic distance, GD）,并进行聚类分析。基于全基因组数据,AQ和LB聚为一类,NG和XN聚为一类,LK单独聚为一类。基于D基因组数据的聚类结果与这五个小麦品种地理来源和系谱之间具有相关性。用36对AFLP引物组合在五个品种中扩增出1088个条带,其中多态性带为837条,平均每对引物组合扩增出23.25条多态性带。AFLP数据的聚类结果与SSR标记D基因组数据的聚类结果一致。 3.与感病小麦品种铭贤169杂交情况下,小麦品种AQ和XN的抗病表现型变异中有约1/2～3/4属于遗传变异（MX/XN组合的IT除外）,环境影响的部分占表现型总变异的1/4～1/2;遗传变异的组分因不同杂交组合及不同调查项目而异,MX/AQ组合的所有三个调查项目的遗传变异仅由加性效应决定;MX/XN组合的IT和DS的遗传变异组分涉及到加性效应、显性效应、及加性-加性上位效应,该组合的AUDPC的遗传变异组分包括加性效应和加性-加性上位效应两部分。与报道过的某些抗源材料相比,本实验中两个杂交组合MX/AQ和MX/XN的抗病性遗传均比较简单,这两个组合之间相比较,前者的遗传更简单,主要以加性及加性互作方式控制抗病性,没有涉及到显性上位效应,加性组分容易稳定地遗传给后代。根据数量遗传学原理可以得出两点认识:（1） 利用DNA标记技术研究这两个品种抗病性QTL所需要的分离群体不必很大;（2） 在分离早世代（例如F2和F3）就可以有效地对抗病性进行选择（MX/XN组合的IT除外）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 小麦条锈病的发生及危害
• 1.2 小麦条锈病的防治
• 1.3 小麦对抗条锈病抗性研究及利用的简要历史和现状
• 1.4 本研究的意义、目标与内容
• 第2章 五个小麦品种对条锈菌数量抗病性的观察
• 2.1 实验目的
• 2.2 实验材料和方法
• 2.2.1 供试小麦品种
• 2.2.2 供试小麦条锈菌生理小种
• 2.2.3 田间实验设计和接种
• 2.2.4 病情调查和数据统计
• 2.3 结果与分析
• 2.4 讨论
• 第3章 五个小麦品种DNA多态性及遗传距离研究
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验材料和方法
• 3.2.1 小麦品种材料
• 3.2.2 SSR引物和试剂
• 3.2.3 AFLP引物和试剂
• 3.2.4 DNA提取
• 3.2.5 SSR扩增
• 3.2.6 AFLP方法和步骤
• 3.2.7 凝胶制备
• 3.2.8 凝胶电泳
• 3.2.9 银染程序
• 3.2.10 数据处理和聚类分析
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 SSR分析
• 3.3.2 AFLP分析
• 3.4 讨论
• 第4章 小麦品种Aquileja和咸农4号抗条锈病常规遗传研究
• 4.1 实验目的
• 4.2 实验材料和方法
• 4.2.1 供试小麦材料
• 4.2.2 供试小麦条锈菌生理小种
• 4.2.3 2003～2004年度田间实验设计、接种、病情调查和数据统计
• 4.2.4 2004～2005年度田间实验设计、接种、病情调查和数据统计
• 4.2.5 遗传力的估算和遗传组分分析
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 2003～2004年度实验中小麦各杂交组合不同世代材料的病情
• 4.3.2 2004～2005年度实验中小麦各杂交组合不同世代材料的病情
• 2植株病情与F₃家系病情的相关性'>4.3.3 F₂植株病情与F₃家系病情的相关性
• 4.3.4 遗传组分：加性组分、显性组分和互作组分
• 4.4 讨论
• 第5章 结论
• 5.1 五个小麦品种抗条锈病表现型特点
• 5.2 五个小麦品种DNA多态性及其遗传距离
• 5.3 两个小麦品种抗条锈病数量遗传特点
• 参考文献
• 附录
• 致谢